Die Sonne

Die Sonne ist der einzige direkt beobachtbare Stern. Sie ist das Zentrum des Sonnensystems, um das sich die Planeten, Asteroiden, Kometen bewegen. 149587600 km beträgt ihre Distanz zur Erde, das nächste Sternsystem Alpha Centauri ist 4,3 Lichtjahre entfernt.

Das Sonnensystem befindet sich im äußeren Orion Spiralarm der Milchstraße, 30000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Das System bewegt sich oberhalb der galaktischen Ebene, mit 220 Km/s in 225 Millionen Jahren einmal um das Zentrum, das von der Erde ausgesehen in Richtung des Sternbildes Sagittarius liegt.

In den 90. Jahren startete die ESA die Raumsonde SOHO. Die Sonde bewegt sich auf einer kreisförmigen Bahn zwischen Erde und Sonne. Mit speziellen Kameras ausgestattet, wurde die Sonne über einen längeren Zeitraum erforscht und die Kenntnisse über ihre Aktivitäten und ihren Aufbau verbessert. Die Sonne ist ein Hauptreihen Stern mittlerer Masse. Ihr Durchmesser beträgt 1392700 km und setzt sich zusammen aus den Elementen Wasserstoff (78%), Helium (20%), anderer schwererer Elemente (2%).

Die Sonne hat in der Gegenwart die Hälfte ihres Wasserstoffvorrats in Helium umgewandelt und verbleibt noch ca. 5 Milliarden Jahre in der stabilen Entwicklungsphase. Am Ende dieser Phase wird sich die Sonne in einen roten Riesen verwandeln, der nach einigen 100 Millionen Jahren seine Hülle als Planetarer Nebel abstößt. Der Zentralstern schrumpft zu einem weißen Zwerg, der langsam auskühlt.

Der Aufbau und die Zusammensetzung der Sonne ist typisch für die meisten Sterne im Universum. Energiequelle aller Sterne ist die Kernfusion. In der Kernregion der Sonne wird Wasserstoff in Helium, bei 15 Millionen ° K umgewandelt. Das Helium sammelt sich im Zentrum des Kerns.

Die erzeugte Wärme wird an die Strahlungszone abgegeben. In der Konvektionszone transportieren Gasmassen die Wärme zur Photosphäre. Das heiße Gas erzeugt granulenartige Strukturen auf der Oberfläche. Das auf 5785 ° K abgekühlte Gas sinkt wieder nach unten. Von der Photosphäre stammt das sichtbare Licht das wir wahrnehmen.

Das sich mit einem Zyklus von 11 Jahren verändernde Magnetfeld erzeugt auf der Oberfläche Sonnenflecken. Es sind Regionen die kühler sind, als die umgebenen Gasmassen und der Ursprung von Flares, Sonnenflecken und Plasma Eruptionen. Das Umpolen des Magnetfeldes hat ihre Ursache in der unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit der Gasmassen am Äquator und den Polen.

Über der Photosphäre befindet sich die Chromosphäre. Die 500000 ° K heiße dünne  Gashülle enthält ionisierte Gase. Das Magnetfeld erzeugt eine Vielzahl von Formen in der Hülle. An ihr schließt sich die Millionen Grad  heiße Korona an.

Das extrem dünne heiße Gas der äußeren Hülle erstreckt sich Millionen Km weit in den Raum. Ein Großteil der Gase expandiert als Sonnenwind in den planetaren Raum. Wenn die Teilchen des Sonnenwindes auf das Erdmagnetfeld treffen, wandern sie zu den Polen und erzeugen Leuchterscheinungen.

 Die Sterne

Die Sterne werden im Hertzsprung – Russeldiagramm nach ihren Spektralfarben klassifiziert. Zwischen der Oberflächentemperatur und den Sternfarben besteht ein direkter Zusammenhang. Die Astronomin A. Cannon teilte Anfang des 20. Jahrhunderts die Sterne nach ihrer Temperatur in die Klassen O-B-A-F-G-K-M, mit Unterklassen 1 – 9 ein. Die Sonne gehört zur Spektralklasse G2. 1920 wurde auf Grundlage ihres Klassifikationsmodells der Henry Draper Katalog mit mehr als 200000 Sterne veröffentlicht.

Durch die Entdeckung einer neuen Klasse von Sternen, den Weißen Zwergen entwickelten Hertzsprung und Russel 1915 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen Temperatur, Spektralklasse, Leuchtkraft und Helligkeit darstellt. Alle Sterneigenschaften einschließlich der Lebensdauer und der Entwicklungsweg hängen von der Masse der Sterne ab.

Die Sterne entlang der Hauptreihe befinden sich in einer stabilen Phase thermonuklearer Reaktionen. In ihren Inneren werden Wasserstoffatome in Helium umgewandelt. Sie befinden sich im Gleichgewicht zwischen Gravitation und Gasdruck. Die Oberflächen Temperatur ist konstant und senden Licht mit einer konstanten Wellenlänge aus.

Oberhalb der Hauptreihe erscheinen Sterne im Riesenstadium, mit großer Leuchtkraft und Durchmesser, niedriger Temperatur. Die Sterne befinden sich in Zwischenphasen der Entwicklung. Nach dem Ende des Proton – Proton Zyklus expandieren die Sterne, bis ein neuer Fusionszyklus, die Umwandlung von Helium in Kohlenstoff den Stern stabilisiert. Wenn die Fusionsvorgänge in den Kernen und Schalen zum Stillstand gekommen ist, wird die Hülle bei Sternen bis 10 Sonnenmassen als planetarer Nebel abgestoßen.

Unterhalb der Hauptreihe befinden sich die Weißen Zwerge. Am Ende des Riesenstadiums enden alle Fusionsvorgänge eines Sterns. Nachdem sich die abgestoßene Hülle in den Raum verflüchtigt hat, bleibt ein erdgroßer Zentralstern mit hoher Temperatur, geringer Leuchtkraft zurück. Die aus Kohlenstoff, Helium, einige Sterne mit einer dünnen Hülle aus Wasserstoff bestehenden Sterne kühlen langsam aus.

Sterne mit mehr als 10 Sonnenmassen expandieren nach der Hauptreihenphase zu Über-Überriesen. Nachdem die letzte Fusionsstufe erreicht ist, explodieren die Sterne als Supernova und schleudern eine große Anzahl an Elementen in den Raum.

Der Kernbereich schrumpft auf eine Größe von 30 Km. Die Elektronen werden in die Protonen gedrückt, wodurch die Protonen in Neutronen umgewandelt werden. Die Umwandlung setzt Neutrinos frei. Das starke Magnetfeld erzeugt Radioimpulse. Die Kollision zweier Neutronensterne erzeugt einen gigantischen Energieblitz, der nur wenige Sekunden dauert und Gamma Ray Brust genannt wird.

Sterne mit mehr als 40 Sonnenmassen schrumpfen zu einen schwarzen Loch, von dem keine Strahlung ausgeht. Sie sind nur indirekt nachweisbar, z .b. wenn ein Schwarzes Loch einem nahen Stern Materie entzieht. Die Materie  bildet eine Scheibe um das Loch und stützt auf spiralförmigen Bahnen in den Ereignis Horizont.

Sterne mit 0,25 Sonnenmassen entwickeln sich zu roten Zwergen. Wenn sämtlicher Wasserstoff in Helium umgewandelt ist, reicht die Sternmasse nicht aus, die Helium - Kohlenstoff Fusion zu zünden. Der Stern kühlt zu einem schwarzen Zwerg aus.

Braune Zwerge erreichen in ihren Inneren nicht die nötige Temperatur zum Zünden der Kernfusion. Sie kühlen aus und schrumpfen auf Planetengröße.

 Sternklassifizierung

Hans G.

http:www.journeytospace.de